способ дистанционного поиска новых месторождений нефти и газа

Формула изобретения

1. Способ дистанционного поиска новых месторождений нефти и газа, включающий геологическую съемку, сейсмическую съемку и дистанционный оптический метод газового анализа, отличающийся тем, что дистанционный оптический метод газового анализа реализуют с помощью авиационного лидара, при этом формируют спектральное изображение набора химических компонентов в приземном слое атмосферы, осуществляют пространственную селекцию спектрального изображения местности по заданным индикаторным веществам, сопоставляют зарегистрированные газовые компоненты с составом эталонной смеси углеводородных компонентов, соответствующей географическому положению местности и месторождения, проводят картирование местности с пространственной дифференциацией по рельефу полученного спектрального изображения зондируемой местности, выделяют на карте спектрального изображения районы достоверного залегания углеводородов и определяют семейство точек с измеренной концентрацией тяжелых углеводородов.

2. Способ дистанционного поиска новых месторождений нефти и газа по п.1, отличающийся тем, что полученные информационные материалы используются для отбраковки пустых ловушек, выявленных в результате сейсморазведочных работ, и постановки детализированных сейсмических исследований, обоснования заложения скважин и определения нефтегазоносного потенциала исследуемых территорий и объектов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геологоразведочных работ в нефтегазодобывающей промышленности и направлено на значительное снижение их стоимости и повышение эффективности за счет дополнения традиционных методов новой технологией поиска и разведки месторождений нефти и газа при помощи лазерного авиационного зондирования, обладающей высокой оперативностью и повышенной чувствительностью измерений предельно малых концентраций тяжелых углеводородных газов (УВГ) в приземных слоях атмосферы.

Известен способ [1] проведения геологоразведочных работ (ГРР) для поисков нефти и газа посредством сейсморазведки. При этом по предварительно выбранной сети профилей производят сейсмические исследования в пределах всей исследуемой территории. Путем обработки и интерпретации данных сейсморазведки в геологическом разрезе территории проводится поиск ловушек, с которыми могут быть связаны залежи нефти и газа, и прогнозируют наличие залежей.

Данный способ поисков залежей нефти и газа весьма дорог, так как требует проведения сейсморазведочных работ и, соответственно, прокладки сейсмических профилей шириной, достаточной (не менее 6 м) для прохода тяжелой колесной и гусеничной техники повышенной проходимости, в т.ч. в условиях тундры, болотистой, горно-лесистой и таежной местности и т.д. с рубкой просек, а также бурением малоглубинных скважин для проведения взрывных работ и инициации упругих волн.

При этом посредством сейсморазведки можно успешно найти только ловушки структурного типа и с достаточно высокой степенью достоверности прогнозировать наличие залежей уникальных и крупных размеров. В случае залежей средних и мелких размеров, которые в настоящее время составляют основную массу, возникают значительные трудности, так как влияние этих залежей на волновую картину соизмеримо или значительно ниже влияния геологических факторов. Кроме того, в природе существуют залежи, связанные с ловушками неструктурного типа, которые методами сейсморазведки в большинстве случаев выявить невозможно.

Вместе с тем, не каждая выявленная ловушка структурного, либо неструктурного типа, содержит промышленные скопления углеводородов (УВ). В природе встречаются так называемые «пустые ловушки», не содержащие УВ. Используемые для отбраковки таких структур методы, включая наземную геохимию, требуют наземных маршрутов, либо пеших, либо с использованием колесной и гусеничной техники повышенной проходимости и также отличаются низкой производительностью.

В связи с этим для отбраковки непродуктивных ловушек, выявленных по данным сейсморазведки, приходится бурить большое количество поисковых глубоких скважин, для проводки которых требуется не только рубка просек, а и строительство временных дорог с выравниванием рельефа местности. При этом особенности исследуемой территории, например сильная заболоченность и отсутствие проходимых дорог, могут сделать сейсморазведку весьма затруднительной и дорогой.

Известны геохимические методы поисков нефти и газа, которые являются прямыми методами поисков и позволяют надежно оценить возможность наличия залежей в недрах исследуемой территории [2]. Недостатком геохимических методов является то, что они в отличие от сейсморазведки не могут показать геологическое строение территории, а только оценивают перспективы наличия залежей в недрах земли, то есть показывают картину в плане. Также к недостаткам прямых геохимических методов следует отнести необходимость отбора проб на всей исследуемой территории, что затрудняет их использование в труднодоступных районах и при исследовании обширных территорий.

Известны способы аэрокосмического изучения месторождений полезных ископаемых, на основе многозонального дистанционного зондирования поверхности электромагнитными излучениями с целью изучения как ландшафтных признаков, так и локальных электрических, магнитных и термических аномалий [3, 4]. Однако эффективность аэрокосмических способов, опирающихся на технологии, в основу которых положено фундаментальное физическое взаимодействие между элементарными частицами - электромагнитное излучение, остается низкой, поскольку вероятность обнаружения месторождений не превышает 30÷35%, а глубины разведки ограничиваются приповерхностными горизонтами Земли [5].

Известен комбинированный способ геологической разведки нефти и газа [6], при котором на исследуемой территории проводят геохимическую съемку путем изучения газов, сорбированных на глинистой матрице, по результатам которой выявляют зоны углеводородных аномалий, а затем на участках площади по профилям в пределах выявленных углеводородных аномалий с выходом в нормальное поле проводят электроразведочные работы, по результатам которых судят о параметрах пласта на глубине от поверхностной геохимической аномалии до искомой залежи. Однако данный способ не пригоден для осуществления поисков нефти и газа в сильно заболоченной местности и получения точных границ залежи. Также недостатками способа является высокая трудоемкость и большие затраты на поиск углеводородных залежей.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков, принятым в качестве ближайшего прототипа, является усовершенствованный по сравнению с изложенными способ дистанционного зондирования земной поверхности в интересах поиска полезных ископаемых, в частности, за счет того, что многозональное ландшафтное зондирование дополнено фотографированием растительности в узких зонах электромагнитного спектра в различные сроки фаз вегетации и определения групп химических соединений, накапливающихся в биомассе растительности по величине контрастов фотоизображений [7]. Способ предполагает передачу фотоизображений в центр управления полетами, их трансформирование и картирование, однако, в принципиальном плане, не выходит за рамки многозонального дистанционного зондирования.

Принципиальный недостаток выбранного в качестве прототипа дистанционного оптического метода газового анализа состоит в том, что он не позволяет регистрировать малые концентрации тяжелых углеводородных газов в приземных слоях атмосферы, непосредственно являющихся индикаторами залежей нефти и газа.

Задачей изобретения является обеспечение высокой достоверности поисков месторождений нефти и газа, а также снижение стоимости проведения поисковых работ и повышение точности определения местонахождения залежей нефти и газа.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности аэропоиска и разведки нефтегазовых месторождений с использованием летательных аппаратов на различных территориях - поверхность Земли (суша), континентальный шельф, а именно:

- повышение вероятности обнаружения месторождений;

- регистрация предельно малых концентраций тяжелых углеводородов;

- существенное сокращение продолжительности сроков геофизической разведки, особенно на региональном и поисково-разведочном этапах работ;

- повышение темпов освоения и ввода в промышленную эксплуатацию месторождений;

- снижение экономических затрат на разведку новых УВ залежей и уменьшение себестоимости разведки и затрат труда на единицу извлекаемых нефтегазовых запасов.

Поставленная цель достигается за счет создания способа дистанционного поиска новых месторождений нефти и газа, позволяющего осуществлять регистрацию и детальный анализ спектральных характеристик тяжелых углеводородных газов при лазерном зондировании нефтегазоносного района и сочетать с другими методами, в т.ч. с площадной сейсмической съемкой. В отличие от прототипа заявляемый дистанционный метод позволяет с высокой степенью точности фиксировать и картировать распределение индикаторных молекул УВ на всей исследуемой территории, определять наличие углеводородов в структурных ловушках и их фазовый состав.

Заявляемый способ следует применять как на региональном этапе ГРР при исследовании перспективных районов находящихся на начальных стадиях изученности, а также малоизученных и труднодоступных территорий, отличающихся сложными ландшафтными условиями, так и для повышения надежности данных полученных в результате сейсморазведочных или гравимагнитных работ с целью подтверждения (опровержения) наличия нефтегазоносных структур и обоснования бурения поисковых скважин.

Таким образом, способ дистанционного поиска новых месторождений нефти и газа, может иметь как самостоятельное, так и вспомогательное значение. В первом случае - выявлять области развития наземных геохимических аномалий в районах, слабо изученных наземными исследованиями и буровыми работами, и уже в их контурах ставить дорогостоящие сейсмические и несейсмические поисковые методы. Во втором - может быть использован для отбраковки ловушек, выявленных в результате сейсморазведочных работ.

Кроме того, возможна оценка экологических и инженерных условий проектирования, строительства и эксплуатации скважин, прокладки трубопроводов и др. Тем самым значительно уменьшатся сроки проведения исследований объектов нефтяной и газовой промышленности, будут исключены загрязнения, сократятся расходы, связанные с разведочными работами.

К достоинствам метода лазерного зондирования относятся дистанционность, бесконтакность, возможность непрерывного площадного и профильного сканирования, а также высокая скорость детектирования. Детальный анализ спектральных характеристик нефтегазоносных залежей при лазерном зондировании осуществляется в условиях существенно ниже предельного уровня чувствительности и пространственного разрешения наблюдательных систем. Дистанционный поиск методом лазерного зондирования может применяться круглосуточно и круглогодично.

Экономическая эффективность от внедрения изобретения выражается в экономии средств за счет значительного сокращения территории поиска и высокой скорости районирования с выделением перспективных нефтегазоносных зон для проведения дальнейших исследований.

Прямой экономический эффект выражается в:

- снижении удельных затрат на выявление и изучение геофизических аномалий;

- сокращении сроков проведения геолого-геофизических и поисковых работ на перспективных региональных объектах;

- предотвращении непроизводительных затрат на изучение неперспективных объектов.

Требуемый результат - существенное сокращение сроков и экономических затрат на поиск новых углеводородных залежей - достигается путем комплексного проведения геологической съемки, сейсмической съемки и лазерного зондирования.

Способ дистанционного поиска с помощью авиационного лидара решает следующие функциональные задачи по назначению.

1. Формирует спектральное изображение набора химических компонентов в приземном слое атмосферы. В набор попадают вещества, спектральные характеристики которых содержатся в заложенной базе данных.

2. Проводит пространственное дифференцирование спектрального изображения местности по заданным индикаторным веществам. Осуществляется сопоставление зарегистрированных газовых компонентов с составом эталонной смеси УВ компонентов, соответствующей географическому положению местности и месторождения.

3. Проводит картирование местности (электронные карты) с пространственной дифференциацией по рельефу полученного спектрального изображения зондируемой местности. Выделяют на карте спектрального изображения районы достоверного залегания углеводородов.

4. Определяет семейство точек с низкой концентрацией тяжелых углеводородов.

Данный способ пригоден для аэропоисков месторождений нефти и газа как на заболоченной, так и на гористой местности, а также отличается точностью определения границ и контуров залежей. По величине предела обнаружения частиц (10÷20 млрд^-1) тяжелых углеводородных газов метод лазерного зондирования и спектральной диагностики на два порядка превосходит все известные аналоги.

Таким образом, считаем, что совокупность заявляемых признаков не повторяет перечень свойств отдельных признаков, известных из других способов.

Источники информации.

1. Способ поисков залежей нефти и газа. Патент РФ 2078356 С1 от 27.04.1997.

2. Геохимический метод поисков нефти и газа. Патент 2039369 С1 от 09.07.1995.

3. Готынин B.C. Теоретические предпосылки дистанционного исследования при изучении геологического строения нефтегазовых территорий. В кн. "Дистанционные исследования при нефтепоисковых работах". Мин. нефт. пром. СССР, АН СССР, Сб. научи, трудов. М., 1985.

4. Гридин В.И. Дмитриевский А.Н. Системно-аэрокосмическое изучение нефтегазоносных территорий. М., Наука, 1994.

5. Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа, ВНИИЯГГ. М.: Наука, 1986.

6. Комбинированный способ геологической разведки нефти и газа. Патент 2102781 С1 от 20.01.1998.

7. Способ дистанционного зондирования земной поверхности. Патент СССР 1716469, 1992 г.